信道复用技术
作者：互联网
信道复用技术
复用（multiplexing）是通信技术中的基本概念。
频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)
- 用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
- 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）
如图：
输入端
三种输入波形分别使用不同频率的波进行调制，调制之后的波再叠加得到总的波形。
输出端
总的波形经过分离器（Filter）分离，再经过相应的波形解调得到原来需要传输的波形。这就叫做频分复用技术。
频分复用FDW的例子
比如打电话：
三台电话的三种波形在合并之前没有采取信道复用，那么一端的两台电话同时打给另一端的同一台电话就会出现占线；传输过程中三种波形通过合并为一个波实现了信道复用。
再看下面例子：
最左侧的电话有12个语音信道，每个信道占带宽4kHZ，通过频分复用可以变成48kHZ的一个组（信道）；5个组再进一步频分复用形成60个语音信道的一个240kHZ的超级组；10个超级组再进一步复用形成了600个了2.52MHZ的Master groud；还可以进一步复用。
比如电话公司通过频分复用技术，用一根电话线（干道电路）就可以为整个公司提供通信服务。
时分复用TDM(Time Division Multiplexing)
- 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
- 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。
- TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。
- 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
A、B、C、D在TDM帧中的位置是不变的。
可以看到四个信号分别对应TDM帧中的四部分，比如最右边的帧1010，对应四个信号的最后一位数据1010；以此类推（注意是从低位向高位的顺序存放数据）
时分复用器
缺点：时分复用可能会造成线路资源的浪费。
使用时分复用系统传送计算机数据时，会给每部分数据分配固定的资源（比如A1~A3），由于计算机数据的突发性质，可能会造成有的部分比如A2、A3、B2等部分没有数据，但是C却不能使用A与B所占的资源，所以用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。
统计时分复用 STDM(Statistic TDM)
这种方式为传输的每一种数据都贴上标签，接收时按照标签来辨别各自属于那一部分数据。
简单点说就是，原来的时分复用，固定顺序，分配固定空间，不管各个空间内是否存有数据；统计时分复用，随意顺序，有需求才分配空间并贴上固定的标签，以便接收后分类。
通俗来说：时分复用：把容量为100人的三个宿舍1,2,3分别分配给A、B、C三个班，而不管宿舍有没有住满；统计时分复用：先把ABC三个班的人放在一起，先塞满了1号宿舍，再分配2号宿舍，每个班的人凭借各班的标签区分是哪班的学生。
显然统计时分复用，资源利用率更高。
波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)
波分复用就是光的频分复用。
示意图：
码分复用 CDM(Code Division Multiplexing)
最普通的例子就是手机打电话。比如联通公司发送总的信号是一样的，那么当多人同时打电话时如何判断打的是A手机而不是B手机呢？
常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
- 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
- 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被他人发现。
- 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。
CDMA的工作原理
发送端
- 每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列；
- 如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列；
- 如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码；
- 例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011；
- 发送比特 1 时，就发送序列 00011011；
- 发送比特 0 时，就发送序列 11100100；
接收端
CDMA的重要特点
- 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。
码片序列的正交关系
- 令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量。
- 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inner product)都是 0：
例如：若向量S=（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 ）
向量T=（-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）
代入上式可知两个码片序列是正交的；
正交关系的另一个特性
- 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 ；
- 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1；
现在就可以解释打电话的问题了：
如果联通公司发的总信号的码片序列如图R所示，R承载了电话A~D所传输的信息，电话A~D使用自己电话的码片序列与R进行规格化内积，得到的结果是+1和-1表示该手机能接收到该信号，结果是0表示该手机不能接收到该信号。
比如 A·R=（1-1+3+1-1+3+1+1）/8=1；
其余的以此类推带入公式算即可，得到A·R=1；B·R=-1；C·R=0；D·R=1；即A、B、D都能接收到信号。
所以想要在别人通信的时候自己也能听到，只需要造一个与监听对象手机相同的码片序列的电话卡，即可对通话信息进行解码，获取相同的通话信息。
缺点
- 把1bit分为了m bit 这样手机数量越多码片就会分得越长，m越大，则表示1bit需要增多的频率。
标签：TDM,码片,复用技术,复用,时分复用,信道,频分,序列 来源： https://www.cnblogs.com/AhuntSun-blog/p/12210618.html